在污水處理工藝中，曝氣環(huán)節(jié)至關(guān)重要，它為好氧微生物提供氧氣，促進(jìn)其對(duì)污水中有機(jī)物的分解。正壓羅茨風(fēng)機(jī)作為常用的曝氣設(shè)備，其風(fēng)量和風(fēng)壓的合理確定直接影響著曝氣效果、運(yùn)行成本和設(shè)備使用壽命。那么，如何高效地確定曝氣時(shí)正壓羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓呢？

精準(zhǔn)剖析污水處理工藝需求

明確處理規(guī)模與水質(zhì)特點(diǎn)

污水處理規(guī)模是確定風(fēng)機(jī)參數(shù)的基礎(chǔ)。大型污水處理廠每日處理水量巨大，所需風(fēng)量和風(fēng)壓通常也較高；而小型污水處理站處理量小，參數(shù)選擇相對(duì)靈活。同時(shí)，水質(zhì)特點(diǎn)也不容忽視。不同來(lái)源的污水，如生活污水、工業(yè)廢水，其有機(jī)物含量、污染物種類和濃度差異顯著。高濃度有機(jī)污水需要更多的氧氣供微生物分解，這就要求風(fēng)機(jī)提供更大的風(fēng)量。例如，化工廢水含有大量難降解有機(jī)物，微生物分解時(shí)耗氧量大，相比普通生活污水，處理相同水量時(shí)，化工廢水處理所需的曝氣風(fēng)量要大得多。

確定曝氣方式與目標(biāo)

曝氣方式多樣，常見的有表面曝氣、鼓風(fēng)曝氣等。鼓風(fēng)曝氣又可根據(jù)曝氣器的不同分為微孔曝氣、穿孔管曝氣等。不同的曝氣方式對(duì)風(fēng)量和風(fēng)壓的要求各異。微孔曝氣器孔徑小，氣泡細(xì)小，氧利用率高，但需要較高的風(fēng)壓來(lái)克服阻力；穿孔管曝氣器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但氧利用率相對(duì)較低，所需風(fēng)壓也較小。此外，還需明確曝氣目標(biāo)，如是要滿足微生物的基本代謝需求，還是要進(jìn)行高強(qiáng)度的硝化反硝化反應(yīng)。高強(qiáng)度反應(yīng)需要更高的溶解氧濃度，也就意味著需要更大的風(fēng)量。

科學(xué)計(jì)算風(fēng)量

氣水比法

氣水比是曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，它表示每處理單位體積污水所需供給的空氣體積。不同類型的曝氣池，如接觸氧化池、活性污泥池，其氣水比有所不同。接觸氧化池的氣水比通常在15:1 - 20:1之間，活性污泥池的氣水比一般為10:1 - 15:1。在實(shí)際計(jì)算中，先確定污水處理的流量，再乘以相應(yīng)的氣水比，即可得到所需的風(fēng)量。例如，一個(gè)活性污泥池的處理流量為100立方米/小時(shí)，氣水比取12:1，那么所需風(fēng)量就是1200立方米/小時(shí)。不過(guò)，氣水比法是一種經(jīng)驗(yàn)估算方法，實(shí)際應(yīng)用中還需結(jié)合其他因素進(jìn)行調(diào)整。

需氧量法

需氧量法是更為精確的風(fēng)量計(jì)算方法。它首先根據(jù)污水的進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)要求以及微生物的代謝特性，計(jì)算出污水處理過(guò)程中所需的氧氣量。然后，考慮曝氣器的氧利用率和空氣中的含氧量，將需氧量換算為所需的風(fēng)量。例如，通過(guò)水質(zhì)分析和微生物生長(zhǎng)模型計(jì)算得出某污水處理系統(tǒng)每小時(shí)需氧量為50千克，曝氣器的氧利用率為20%，空氣中氧含量為21%，那么所需風(fēng)量 = 需氧量 /（氧利用率×空氣中氧含量）= 50 /（0.2×0.21）≈1190.48立方米/小時(shí)。這種方法雖然計(jì)算復(fù)雜，但能更準(zhǔn)確地滿足污水處理對(duì)氧氣的需求。

合理確定風(fēng)壓

計(jì)算曝氣池水深壓力

曝氣池的水深是影響風(fēng)壓的重要因素。水越深，風(fēng)機(jī)需要克服的靜水壓力就越大。根據(jù)液體壓強(qiáng)公式P = ρgh（其中P為壓強(qiáng)，ρ為液體密度，g為重力加速度，h為水深），可計(jì)算出不同水深對(duì)應(yīng)的壓力。例如，水的密度ρ = 1000千克/立方米，重力加速度g = 9.8米/秒²，若曝氣池水深為4米，則水深產(chǎn)生的壓力P = 1000×9.8×4 = 39200帕斯卡。通常，風(fēng)機(jī)壓力以千帕（kPa）為單位，39200帕斯卡 = 39.2千帕。

估算管路壓力損失

管路壓力損失包括沿程壓力損失和局部壓力損失。沿程壓力損失是由于空氣在管道中流動(dòng)時(shí)與管壁摩擦產(chǎn)生的，與管道的長(zhǎng)度、管徑、流速和管壁粗糙度有關(guān)。局部壓力損失則是在管道的彎頭、三通、閥門等局部構(gòu)件處，由于氣流方向和流速的突然變化而產(chǎn)生的。可以通過(guò)查閱相關(guān)手冊(cè)或使用專業(yè)軟件來(lái)估算管路壓力損失。例如，一段長(zhǎng)度為50米、管徑為150毫米的管道，在一定的流速下，沿程壓力損失可能為2千帕；若管道中有3個(gè)彎頭，每個(gè)彎頭的局部壓力損失為0.5千帕，則總局部壓力損失為1.5千帕，管路總壓力損失為3.5千帕。

綜合考慮確定風(fēng)壓

將曝氣池水深壓力和管路壓力損失相加，再考慮一定的安全余量，即可得到風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)壓。安全余量一般取10% - 20%，以應(yīng)對(duì)實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的壓力波動(dòng)和阻力增加等情況。例如，曝氣池水深壓力為39.2千帕，管路壓力損失為3.5千帕，總壓力為42.7千帕，取15%的安全余量，則風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)壓應(yīng)為42.7×（1 + 15%）≈49.1千帕。

結(jié)合實(shí)際情況優(yōu)化調(diào)整

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與驗(yàn)證

在初步確定風(fēng)量和風(fēng)壓后，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。通過(guò)安裝流量計(jì)和壓力表，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量和風(fēng)壓輸出，以及曝氣池中的溶解氧濃度等參數(shù)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)比設(shè)計(jì)要求，判斷風(fēng)機(jī)參數(shù)是否合理。如果溶解氧濃度不達(dá)標(biāo)，可能需要增加風(fēng)量；如果風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力過(guò)高，可能存在管路堵塞或設(shè)計(jì)不合理的問(wèn)題，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

考慮長(zhǎng)期運(yùn)行與節(jié)能

在滿足污水處理要求的前提下，應(yīng)盡量選擇節(jié)能型風(fēng)機(jī)，并合理調(diào)整風(fēng)量和風(fēng)壓，以降低運(yùn)行成本。例如，采用變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)實(shí)際處理負(fù)荷和水質(zhì)變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變風(fēng)量和風(fēng)壓。當(dāng)處理負(fù)荷較低時(shí)，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少能耗；當(dāng)處理負(fù)荷增加或水質(zhì)惡化時(shí)，提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保證曝氣效果。